ReAliSTicFCAging

 

Eine große Herausforderung bei der Kommerzialisierung von Brennstoffzellen ist deren begrenzte Lebensdauer. Das langfristige Ziel ist die Gewährleistung einer Lebensdauer von 8000 Stunden im Pkw- bzw. 30000 im Schwerlastbereich. Dabei soll die Lebensdauer des Brennstoffzellenstacks der des Fahrzeugs (Schwerlastbereich > 1 Mio. km) entsprechen, da ein Tausch des Stacks unrentabel wäre.

Zur Erreichung dieses Ziels sind Alterungstests mit hohen Testzeiten unabdingbar. Ein Ansatz zur Reduzierung der Testzeit bzw. -kosten besteht darin, beschleunigte Alterungstests durchzuführen, bei denen extremere Bedingungen als im normalen Betrieb vorherrschen. Problematisch ist dabei die geringe Übertragbarkeit auf die Realität. Dies liegt daran, dass durch extremere Betriebsbedingungen Prozesse auftreten, die im normalen Betrieb nicht stattfinden. Außerdem wird Alterung bisher fast ausschließlich auf Zelllevel untersucht, wodurch z.B. die inhomogene Degradationsrate im Stack vernachlässigt wird.

Der in diesem Projekt verfolgte Lösungsansatz besteht darin, den Stack mit möglichst realistischen Betriebsbedinungen beschleunigt altern zu lassen. Dies geschieht durch den Einsatz eines in MATLAB/Simulink erstellten Systemmodells zur Vorgabe der Betriebsbedingungen des Stacks an das Automatisierungssystem des Prüfstands. In Verbindung mit einem standardisierten Fahrzyklus kann so die Dynamik der vom Stack bereitzustellenden Last genutzt werden, um Degradation in einem realitätsnahen Betrieb zu beschleunigen.

Titel	Experimentelle Untersuchung der Degradation von PEM-Brennstoffzellenstacks in einer echtzeitfähigen virtuellen Testumgebung auf dem Prüfstand
Kurzbezeichnung	ReAliSTicFCAging
Förderung	Ministerium für Wirtschaft, Innovation, Digitalisierung und Energie des Landes Nordrhein-Westfalen
Laufzeit	05/2021 - 11/2021